Đây chính là mẫu bản mạch cực hiếm của iPhone đời đầu: vẫn khởi động được dù đã hơn 10 năm tuổi

Ngày 9 tháng Một năm 2007, cố CEO của Apple, ông Steve Jobs đã không giấu nổi cảm xúc của mình khi nói: "Đây là ngày tôi đã trông chờ từ hai năm rưỡi nay." Đó cũng là lúc ông giới thiệu với mọi người nguyên mẫu iPhone đầu tiên.

Lúc đó Apple đã bí mật phát triển iPhone trong hai năm rưỡi, và với nhiều người trong công ty, thiết bị chỉ được biết đến với tên mã "M68" và "Purple 2." Apple tập trung vào việc làm mọi người ngạc nhiên với iPhone, và điều đó nghĩa là ngay cả nhiều kỹ sư đang làm việc trên thiết bị này cũng không biết cuối cùng trông nó như thế nào.

Để đạt được sự bí mật đến tối đa, Apple tạo ra một nguyên mẫu bản mạch phát triển đặc biệt, chứa gần như tất cả các bộ phận của iPhone và được trải rộng ra trên một bản mạch lớn. Nhờ vào người dùng Twitter có nick Red M Sixty, trang tin The Verge đã may mắn được tiếp cận với nguyên mẫu bản mạch M68 của iPhone trong giai đoạn 2006/2007.

Đây cũng là lần đầu tiên các hình ảnh về bản mạch này được công bố, và nó cho ta thấy một cái nhìn hiếm hoi vào một trong những phần quan trọng nhất trong lịch sử điện toán, khi cho biết Apple đã phát triển chiếc iPhone đầu tiên như thế nào.

Khi iPhone trông như một chiếc PC

Nhìn thoáng qua, bản mạch M68 màu đỏ của iPhone giống như một bản mạch chủ trong các máy tính PC hơn 10 năm trước. Nó gần như có cùng kích thước, và chỉ có một chút khác biệt giữa các bộ phận. Apple đã phát triển một bản mạch đặc biệt, một mẫu thử xác nhận về kỹ thuật (EVT: engineering validation test) để các kỹ sư có thể thử nghiệm phần mềm và tín hiệu radio của chiếc iPhone ban đầu.

Như vậy, các nhà phát triển này sẽ không biết được hình dạng cuối của iPhone, và đôi khi những bản mạch còn không có cả màn hình như trong bức ảnh bạn đang thấy dưới đây. Apple chỉ sử dụng bản mạch màu đỏ này cho việc kiểm tra phần cứng trong nguyên mẫu iPhone, trong khi đó các bản mạch màu xanh lục, xanh dương và các màu sắc khác sẽ dành cho công đoạn sản xuất.

Trong khi không có quạt để làm mát bộ xử lý hoặc bộ nhớ, nguyên mẫu này cũng có một số điểm tương tự như phần cứng PC kiểu cũ. Có một cổng kết nối ở phía trên bản mạch, được sử dụng để kiểm tra với các phụ kiện iPod khi chiếc iPhone đầu tiên cũng sử dụng cổng kết nối 30-pin của Apple và còn có một cổng LAN để kết nối mạng.

Hai cổng kết nối Mini USB nằm ở cạnh bên bản mạch, được các kỹ sư sử dụng để truy cập vào bộ xử lý ứng dụng và radio trên iPhone. Các kỹ sư Apple có thể sử dụng các cổng Mini USB này để code cho thiết bị mà không cần nhìn vào màn hình.

Phần lớn các kỹ sư làm việc với bản mạch này cũng sẽ chịu trách nhiệm cho việc đưa hệ điều hành nền tảng Darwin của Apple sang cho iPhone. Darwin là hệ điều hành nền Unix chứa một bộ các thành phần cốt lõi sử dụng cho MacOS, iOS, WatchOS, TvOS và audioOS.

Do vậy, Apple xem các nhà phát triển làm việc với Darwin như "các kỹ sư Core OS". Họ chịu trách nhiệm cho nhân, hệ thống file, các driver thiết bị, kiến trúc bộ xử lý, và nhiều công việc nền tảng quan trọng khác. Các kỹ sư này sẽ đảm bảo mọi phần cứng quan trọng và cổng kết nối có thể hoạt động liền mạch với nhau.

Các thành phần trên bản mạch

Phần còn lại trên nguyên mẫu bản mạch iPhone lại rất khác với một chiếc PC thông thường. Bạn có thể thấy một khe cắm thẻ SIM, và gần đó là hai ăng ten cho Wifi và Bluetooth. Các bộ phận này kết nối phía sau bản mạch radio I/O chính, và trông chúng giống hệt như khi được xuất xưởng trên chiếc iPhone hoàn thiện. Bản mạch radio này bao gồm các con chip từ Intel, Infineon, CSR, Marvell và Skyworks – chúng cho thấy Apple đã phải hợp tác với nhiều công ty như thế nào để ra mắt chiếc iPhone đầu tiên này.

Ngay bên phải bản mạch, bạn có thể thấy cổng RJ11, tương tự như jack cắm dây điện thoại bàn thông thường. Apple sử dụng cổng này để các kỹ sư có thể cắm dây điện thoại bàn thông thường vào bản mạch phát triển iPhone và thử nghiệm cuộc gọi thoại.

Tại trung tâm của nguyên mẫu bản mạch này là trái tim của iPhone: bộ xử lý ứng dụng của Apple. Được xác định như một phần của chipset Samsung K4X1G153PC, Apple sử dụng bộ nhớ Samsung với một bộ xử lý ARM 620MHz (ARM1176JZF) để chạy hệ điều hành iPhone.

Nó là một phương pháp đóng gói bản mạch tích hợp còn được biết đến như Package on Package (PoP), với CPU được đóng gói ở phía dưới và bộ nhớ ở phía trên. Apple kết hợp chipset này với một bộ thẻ nhớ NAND 4GB của Samsung để lưu trữ hệ điều hành. Các nhà phát triển có thể dễ dàng tháo module bộ nhớ NAND màu xanh này, cho phép họ nhanh chóng kiểm tra các phiên bản hệ điều hành và thay đổi chúng bằng cách cắm thẻ mới vào.

Điều thú vị là trên một phiên bản đặc biệt của nguyên mẫu này thậm chí còn có cả một màn hình iPhone, nhưng phím Home lúc đó được đặt trên bản mạch thay vì trên màn hình, còn phím nguồn và phím volume nằm ở bên trái của bản mạch. Khi thử khởi động bản mạch này, nó chỉ hiện ra logo của Apple.

Các kỹ sư sử dụng bản mạch đặc biệt này để khởi động vào một phần tương tự như bảng dòng lệnh command prompt để kiểm tra các thay đổi trong nhân OS. Bạn thậm chí còn có thể kết nối bản mạch này tới iTunes, thông qua cổng kết nối 30-pin trên bản mạch, và nó sẽ được nhận diện như một iPhone sẵn sàng restore.

Ngoài ra trên bản mạch, bạn có thể nhận thấy có rất nhiều cổng kết nối trắng với nhiều chân bên trong. Các cổng nhỏ là cổng kết nối JTAG được sử dụng để debug cấp thấp. Các kỹ sư có thể kết nối các đầu dò tín hiệu với những cổng kết nối này để theo dõi các tín hiệu và hiệu điện thế, cho phép các nhà phát triển kiểm tra các thay đổi phần mềm quan trọng với iPhone và đảm bảo rằng chúng không tác động tiêu cực đến phần cứng.

Tầm nhìn xa của Apple khi dự tính trước mọi thứ cho các kỹ sư

Một bản mạch với tất cả các thành phần như trên, thay vì một nguyên mẫu điện thoại đã được đặt trong vỏ, sẽ cho phép các kỹ sư kiểm tra dễ dàng hơn với mỗi thay đổi, đặc biệt là các bộ phận cần dùng đến đầu dò. Ngoài ra còn có hàng loạt các phím bấm DIP để định tuyến tín hiệu debug xung quanh các phần khác nhau của bản mạch, khi muốn kiểm tra sâu hơn.

Nếu một kỹ sư trong Apple nhận được bản mạch phát triển này nhưng không có màn hình, họ có thể sử dụng các cổng kết nối video và RCA nằm ở cạnh bên bản mạch để kết nối nó với màn hình. Các kỹ sư cũng có thể kiểm tra kết nối headphone, nhờ vào cổng ra stereo ở cạnh bên bản mạch.

Thậm chí camera chính của iPhone cũng được đặt trên bản mạch để thử nghiệm, và có một khoảng rộng được bỏ trống để kiểm tra pin. Nếu các kỹ sư không kết nối với pin, một cổng cắm điện DC trên bản mạch sẽ sử dụng nguồn điện ngoài cho bản mạch này. Apple cũng để một khoảng trống được đánh dấu "prox flex" (trường tiệm cận) dành cho việc kiểm tra cảm biến tiệm cận.

Đây rõ ràng là bản mạch phát triển iPhone, nơi Apple đã suy tính trước mọi thứ cho các kỹ sư trong những tháng trước khi iPhone ra mắt. Các bản mạch tương tự như vậy cũng đã được sử dụng trong năm 2006 và cả năm 2007 cho đến trước ngày 29 tháng Sáu năm đó – ngày ra mắt chính thức của iPhone.

Hiện Apple không còn sử dụng các bản mạch lớn như vậy để phát triển iPhone nữa. Công ty đã chuyển sang các bản mạch nhỏ hơn dành cho iPhone 4, với lớp vỏ bảo vệ cồng kềnh như trên một số mẫu iPhone gần đây. Điều này cho phép các nhà phát triển iPhone làm việc trên phần cứng với lớp vỏ hoàn chỉnh mà không bị lộ thiết kế. Một số nhà sản xuất điện thoại khác cũng sử dụng lớp vỏ lớn tương tự như vậy trong giai đoạn phát triển cuối để giữ bí mật dự án của mình.

Nguyên mẫu đời đầu này là như một lời gợi nhớ đến khối lượng công việc khổng lồ đã được bí mật thực hiện như thế nào để tạo ra một thiết bị mà hàng triệu người đang bỏ vào trong túi mỗi ngày. Thật hiếm có dịp nào được chứng kiến một nguyên mẫu phần cứng như vậy của iPhone, đặc biệt là hơn 10 năm sau khi nó được phát triển.

Tham khảo The Verge